高壓變頻器的整流和逆變線路都使用了電力電子器件的開關特性，在其輸入和輸出端都會產生波形畸變，對供電線路和負載電機造成有害的影響。因此高壓變頻器的諧波含量是決定其性能和應用效果的重要參數(shù)之一。在這一講中，我們將對這種諧波影響的機理和消除方法作一介紹。

　　1諧波對供電電源的影響

　　對供電電源而言，高壓變頻器的開關特性形成一個非線性負載。這種非線性負載改變了交流電力線路中電流的正弦波特性，從而在交流電力系統(tǒng)中產生有害的高次諧波。這種諧波影響的機理如圖1所示。

　　圖中，pcc為配電線路的公共供電點，變頻器為連接于該點的諧波源，其諧波電流經過電源內阻的耦合作用，造成pcc點交流電壓的波動。此諧波電壓將使連接pcc點上的通訊設備、計算機及其他用電設備受到干擾，嚴重時不能正常工作。又由于電源內阻zs的電阻極小，可忽略不計，基本上是一個電抗。當電網上接有功率因數(shù)補償器等電容負載時，電源電抗有可能和負載電容形成諧振，這個諧振頻率接近于諧波源的某個諧波頻率時，會在pcc點上產生很高的諧波電壓。為此，必須使變頻器的諧波電流減小到一定程度，才不會對電路中的其他設備造成有害的影響。

　　2ieee-519簡介

　　為了限制變流裝置對電力系統(tǒng)的諧波干擾，有利于電力電子裝置的推廣應用，世界各國都相繼制定了有關的國家標準，以保證電網的供電質量。其中最具權威性的是美國電氣和電子工程協(xié)會(ieee)制定并作為美國國家標準(ansi)的ieee-519。

　　ieee-519在1981年首次頒布，稱為“ieeestd.519-1981關于靜態(tài)功率變換器的諧波控制和無功補償?shù)闹改稀薄?992年經修訂后又重新發(fā)布了“ieeestd.519-1992”,稱為“ieee對電功率系統(tǒng)中諧波控制的要求和推薦標準”。該標準詳細分析了波形畸變的原因及其影響;確定了判別畸變程度的參量;制定了對電力系統(tǒng)中波形畸變的限制;介紹了波形畸變的分析方法和控制措施等，對從事大功率變頻調速系統(tǒng)開發(fā)和應用的工程技術人員具有指導性的作用。
ieee中用來判別波形畸變的最主要指標是畸波系數(shù)(或諧波系數(shù))df:

　　式中hi為基波的幅值，hn為n次諧波的幅值。分子表示所有諧波的均方根(rms)值。
　　另外，標準中常使用的兩個指標有:
　　thd:總諧波畸變(totalharmonicdistor-tion)，是以正�；�波電壓的百分比表示的諧波電壓總畸變值。
　　實際上，對同一個波形而言:
　　thd=df
　　tdd:總指令值畸變(totaldemanddistor-tion)，是以最大指令負載電流(15或30分鐘指令)的百分比表示的諧波電流畸變。
　　列出ieee對公共供電點(pcc)處電壓畸變的限制要求:

　　可用于正常運轉條件下(連續(xù)運行1小時以上)“最壞情況”的系統(tǒng)設計。短期起動或非正常條件下，限制值可超過50。

　　另一方面，從前面的分析我們已經知道，一個非線性負載造成的畸變電壓，還與該負載的電流在電源阻抗上產生的壓降大小有關，即與負載容量的大小有關。為此引入參數(shù)isc/il，表示在pcc點上電源短路電流與最大基波負載電流之比。其中，il為最大基波指令負載電流，從以前12個月期間最大指令的平均電流計算得到。ieee允許負載容量較小的用戶引入供電點的諧波電流可以大一些，這有利于合理分配用電和合理設計變流裝置。表2給出了不同isc/il值下對變流設備諧波的限制。

　　3我國關于波形畸變限制的規(guī)定

　　我國國家標準gb12668-90“交流電動機半導體變頻調速裝置總技術條件”中對交流輸入電源規(guī)定:電壓的穩(wěn)態(tài)相對諧波含量的均方根值不超過10。其中任何奇次諧波均不超過5，任何偶次諧波均不超過2，短時(持續(xù)時間小于30秒)出現(xiàn)的任意一次諧波含量不超過10。

　　4諧波分析